美国科学院院士:转基因的应用还很初级,它是很好的技术

2017-08-08 | 作者: 朱健康 | 标签: 转基因科普 朱健康

转基因到底是个什么东西?为什么要用转基因,能解决什么问题?

朱健康教授作为国际著名植物生物学家,并不直接从事转基因技术研究,他将转基因技术置于整个农业发展历史的角度进行观察,认为转基因是传统育种技术的延续,转基因的应用仍然很初级,潜力远没有发挥出来,但它是一个非常好的技术,有助于应对人类面临的资源和环境挑战。


朱健康:国际著名植物生物学家,美国科学院院士


人类一直在改良农作物

人类最早是从自然界采集东西作为食物的,有什么就吃什么,然后慢慢地种植采集的东西。一万年前左右开始驯化植物,玉米就是驯化非常好的例子,最早的玉米也可以吃,但是玉米棒特别小,产量非常低,株型跟现在各方面都不一样,现在的玉米棒子很大了。


▲墨西哥特瓦坎山谷考古遗址出土的玉米


所谓驯化,一方面是从自然变异里面选出我们想要的东西,自然界的变异由多种因素造成,有基因组复制相关的随机突变,有宇宙辐射,还有基因漂移。基因漂移对驯化植物是很重要的,油菜的基因组就是组合漂移,没有漂移就不可能产生我们现在的油菜。从大的视野来看,基因漂移是产生生物多样性主要的因素。

现代意义上的第一次绿色革命,其中一种技术就是杂交育种,它在上世纪30年代被发现利用,到了60年代的时候,美国基本都是杂交玉米了。还有我们熟知的袁隆平先生的杂交水稻,它让水稻的产量更高了。

当然,第一次绿色革命不光有杂交育种技术,化肥也非常重要。用了化肥以后,小麦就会长得更好,产量更高。化肥对农业贡献非常大,当然也带来了资源和环境的挑战,比如中国使用的化肥比任何国家都多,由于化肥的滥用,造成河流污染。

还有农药的问题,中国使用的农药也特别多。农药喷到粮食、蔬菜、瓜果上,不会一下子被雨水全部冲走,会有一定残留,需要彻底清洗去除。如果你真正对食品安全特别关心,那就应该先关注农药残留问题,把注意力放在转基因上,那都是误导,因为它让真正的问题得不到解决。

转基因技术的意义在于扩展基因资源


转基因育种跟传统育种的区别是什么呢?要育种必须有遗传变异,有的变异是自然产生的,辐射产生的,还有很大部分是基因漂移造成的,物种间的杂交造成的。

但是转基因不一样,自然变异没有的资源,比如抗虫需要BT基因的东西,植物里面没有,细菌里面有,就可以用。转基因的技术就是把你需要的基因直接放入目标植物里。转基因的意义在于扩展了基因资源,它不依赖于现有的变异,同种可以引进去,不同种也可以把基因拿过来用。

转基因的话题我们讨论了很多,这里面涉及到各个层面,对于有些人来说,首先是意识形态的问题,比如是认为原生态的好,还是人为干预的好。如果你对转基因有天生的恐惧,那以后吃红薯就要担心了,因为现代科学已经发现,红薯就是“天然”的转基因食物,所有的红薯基因库里都有农杆菌的基因,它是自然侵染进去的。


▲第一个转基因作物—红薯,并不是由科学家在实验室里设计出来的,而是天然产生的。

基因组编辑技术用于农业定向育种潜力巨大


当然,传统转基因技术存在插入位点随机、操作效率较低等不足,比如你想把BT基因放进去抗虫,但也许影响了旁边一个基因,这个基因可能是抗病的,或者是跟产量有关的,这样就不好了,但通过性状筛选可以查出来,只是这个过程很慢,也需要很大投入。

所以,我们需要更好的技术,更好的技术就是最近几年兴起的基因组编辑技术,这是革命性的技术,它在2012年和2013年连续入选了科技进展TOP10。

所谓基因编辑,就是你觉得哪个基因不好,就把它去掉,把需要的基因加进去。好比你要编辑一个文档,首先要找到想编辑的词,找到以后编辑是很容易的。那么怎么识别这个基因呢?有利用锌指核酸酶的,这种方法已经有20多了,但现在很少在用;TALE核酸酶是2009年问世的,是一大突破;近年来出现的Cas9 RNA技术是革命性的突破,它可以直接修改作物自身基因,当然这项技术也还需要改进。

另外,现在测序技术发展得特别快,主要的农作物都进行了基因测序,它们的基因组也都清楚了。但是光知道序列还不够,还要知道哪些基因跟什么性状有关,将来把这个搞清楚了,再加上更好的基因编辑技术,那么就很强大了,想要什么样的农作物,包括什么株型、味道和抗性的,都可以很好地设计(注:针对的是一个或几个基因能决定的性状)。到那时候,由于这项技术的强大以及它带来的好处,你不接受都很难。

美国也吃转基因原料制成的食品


大家很关心美国的情况,美国的转基因研究几乎涉及到了所有的主要农作物,农作物的重要性越大,有关研究越多。种植的重要农作物如玉米、大豆和棉花,其转基因的比例都达到了90%以上,产值差不多到1300亿美元了(注:2014年的数据),而中国杂交水稻销售额只有12亿美元,所以说,美国的转基因产业已经非常庞大。

美国的转基因农作物主要性状是抗除草剂,还有抗虫,还有产品品质,农艺性状和抗病性,包括高产、抗旱,但是这些性状商业化的还很少,实际上这个是很需要的。

网上流传说美国人不吃转基因食品, 我没有看到统计数字,说美国多少人吃转基因或多少人不吃转基因,美国人直接吃的玉米大豆不多,但是以它们为原料制成的食品很多人都是吃的,它们作为饲料养鸡养牛,这些肉也都是吃的。

中国农业面临巨大压力,需要转基因技术


中国虽然有很多争论,但从总的趋势来看,中国需要科技支撑。中国国土可耕地大部分在东部,跟美国比差远了,美国大部分都是可耕地。我们这点有限的耕地要供那么多人的粮食,种两季还不行,要种三季,而美国只要种一季。

上次去贵州,贵州山清水秀,本来想洗脑、洗胃,可到处都是秸秆焚烧,秸秆为什么要焚烧?因为秸秆没有地方放,放地里会影响下一茬,美国不一样,因为到第二年种的时候秸秆已经烂的差不多了,不影响种植。


▲图左为中国冬节农田,图右为美国冬季农田

所以,如此高强度的农业造成的资源和环境压力更大,我们更需要先进的科技来去帮助解决这些问题,其中就包括转基因技术。我一直强调,转基因技术的应用还是很初期的阶段,这个技术还不够强大,它的潜力远没有发挥出来,但是我认为它是一个非常好的技术。

(本文为2015年朱健康在上海的演讲整理,有删节,作者未审稿,小标为编者拟,配图出自网络) 

【基因农业网转载,如有不妥,请原发平台联系agrogene@caas.cn,我们将进行删除处理。】

来源:转基因常识

相关文章